DE102012220289A1 - Fuel tank ventilation system for car, has navigation system recognizing travel path lying ahead of car, where purging of intermediate storage is carried out by taking type of travel path lying ahead of car into account - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Tankentlüftungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Zwischenspeicher für flüchtige Kraftstoffbestandteile, welcher abhängig von Randbedingungen gespült wird, indem Frischluft durch den Zwischenspeicher hindurch einem Verbraucher des (im Tank des Kraftfahrzeugs befindlichen) Kraftstoffs zugeführt wird, und wobei das Kraftfahrzeug weiterhin mit einem Navigationssystem oder dergleichen ausgerüstet ist, welches eine vorausliegende Fahrtstrecke des Fahrzeugs kennt. Zum Stand der Technik wird neben der
Die Technologie der Zwischenspeicherung flüchtiger Kraftstoff-Bestandteile bei Kraftfahrzeugen zumeist in sog. Aktivkohlefiltern ist dem Fachmann hinreichend bekannt. Bekanntlich müssen solche Aktivkohlefilter oder Zwischenspeicher immer wieder gespült werden, um ein sog. „Durchbrechen”, mit welchem die im Kraftstoff-Tank (kurz: „Tank”) des Kraftfahrzeugs verdunstenden und im Aktivkohlefilter zwischengespeicherten flüchtigen Kraftstoffbestandteile unverbrannt in die Umgebung gelangen würden, zu vermeiden. Da ein Spülen des Zwischenspeichers für den Betrieb insbesondere einer Brennkraftmaschine und allgemein eines Verbrauchers, welche bzw. welcher aus dem Tank mit Kraftstoff versorgt wird, unter gewissen Randbedingungen ungünstig sein kann, können für die Einleitung bzw. Durchführung eines solchen Spül-Vorganges, mit welchen der Brennkraftmaschine bzw. dem Verbraucher die zwischengespeicherten flüchtigen Kraftstoff-Bestandteile zusammen mit Frischluft zur Verbrennung zugeführt werden, verschiedene Randbedingungen berücksichtigt werden. Hierzu wird beispielshalber auf die oben erstgenannte
In der oben weiterhin genannten
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Tankentlüftungssystem eines Kraftfahrzeugs, welches mit einem Navigationssystem oder dergleichen ausgerüstet ist, wobei es sich jedoch nicht um ein satellitenunterstütztes Positionsbestimmungssystem handeln muss, sondern um ein geeignetes System bzw. eine elektronische Steuereinheit, welches bzw. welche eine vorausliegende Fahrtstrecke des Fahrzeugs kennt. Beispielsweise kann eine vorausliegende Fahrtstrecke auch aus sich wiederholenden „Verhaltensmustern” abgeleitet werden, wenn beispielsweise das Fahrzeug vom Fahrer immer werktags frühmorgens sowie zum Feierabend auf einer im wesentlichen gleichen Fahrtstrecke bewegt wird. Übliche Navigationssysteme, in denen das Straßennetz hinterlegt ist und bei welchen der Fahrer direkt oder indirekt ein Ziel eingeben kann, welches er ausgehend von seiner aktuellen Position erreichen bzw. anfahren möchte, woraufhin das Navigationssystem eine geeignete Fahrtstrecke vorschlägt, werden selbstverständlich auch vom Begriff „Navigationssystem oder dergleichen” umfasst.The present invention also relates to a tank ventilation system of a motor vehicle, which is equipped with a navigation system or the like, but it does not have to be a satellite-supported position determination system, but to a suitable system or an electronic control unit, which or which a preceding route of the Vehicle knows. For example, a route ahead may also be derived from repetitive "behavioral patterns", for example, if the vehicle is moved by the driver every working day early in the morning and at the end of the workday on a substantially identical route. Conventional navigation systems in which the road network is stored and in which the driver can directly or indirectly enter a destination, which he would like to reach or start from his current position, whereupon the navigation system proposes a suitable route, are of course the term "navigation system or the like ".
Für ein Fahrzeug mit einem Navigationssystem (im weitesten Sinne, d. h. oder dergleichen) soll hiermit eine weitere Verbesserung für ein Tankentlüftungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden, mit welcher die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Durchbrechens des Zwischenspeichers weiter verringert werden kann und gleichzeitig der Verbraucher des Kraftstoffs soweit als möglich in für seinen Betrieb günstigen Betriebszuständen mit einem Spülvorgang beaufschlagt wird oder ein Spülen in für einen Spülvorgang allgemein günstigen Betriebszuständen des Verbrauchers durchgeführt wird (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). In anderen Worten ausgedrückt soll aufgezeigt werden, wie ein Zwischenspeicher derart gespült werden kann, dass die zwischengespeicherten Kraftstoff-Bestandteile nicht in die Umgebung gelangen und im wesentlichen nur dann dem Verbraucher, bei welchem es sich üblicherweise um eine als Fahrzeug-Antriebsaggregat fungierende Brennkraftmaschine handelt, zugeführt werden, wenn der Spülvorgang in günstiger Weise durchgeführt werden kann, insbesondere wenn dieses Spülen des Zwischenspeichers den Betrieb des Verbrauchers bzw. der Brennkraftmaschine nicht bzw. nicht nennenswert beeinträchtigt.For a vehicle with a navigation system (in the broadest sense, ie or the like) hereby a further improvement for a tank ventilation system according to the preamble of claim 1 is shown, with which the probability of unwanted breakage of the buffer can be further reduced and at the same time the consumer of the Fuel as far as possible in operating conditions favorable for its operation is subjected to a flushing process or rinsing is carried out in for a flushing generally favorable operating conditions of the consumer (= object of the present invention). In other words, it should be shown how a buffer can be flushed so that the cached fuel components do not get into the environment and essentially only the consumer, which is usually an internal combustion engine acting as a vehicle drive unit, be fed when the flushing process can be carried out in a favorable manner, especially if this flushing of the buffer does not or not significantly affect the operation of the consumer or the internal combustion engine.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass für das Spülen des Zwischenspeichers die Art der vorausliegenden Fahrtstrecke berücksichtigt wird. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution to this problem is characterized in that the type of the preceding route is taken into account for flushing the buffer. Advantageous embodiments and further developments are content of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird für die Festlegung einer günstigen oder optimierten Spül-Strategie für den Zwischenspeicher von bzw. in einer elektronischen Steuereinheit berücksichtigt, welcher Art die vorausliegende, d. h. demnächst zu befahrende Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs ist, vorzugsweise unter Berücksichtigung der bzw. im Vergleich zur aktuellen Art der Fahrstecke. Diese elektronische Steuereinheit steuert daraufhin ein geeignetes Spülventil oder dgl. geeignet an, welches Spülventil (oder dgl.) eine Verbindung vom Zwischenspeicher zur Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs (allgemein: zu einem Verbraucher) verhindert oder ermöglicht oder anderweitig ein Spülen des ansonsten für einen Spülvorgang gesperrten Zwischenspeichers ermöglicht. Die günstige oder optimierte Spül-Strategie ist dabei dahingehend ausgelegt, dass einerseits ein Durchbrechen des Zwischenspeichers so weit als möglich verhindert wird und dass andererseits der Betrieb des Verbrauchers durch den Spülvorgang so wenig als möglich beeinträchtigt wird und/oder ein Spülvorgang in günstiger Weise durchgeführt werden kann. According to the invention is taken into account for determining a favorable or optimized rinsing strategy for the cache of or in an electronic control unit, which type is the preceding, ie soon to be traveled route of the motor vehicle, preferably taking into account or compared to the current type of driving plug. This electronic control unit thereupon controls a suitable flushing valve or the like suitably, which flushing valve (or the like.) Prevents a connection from the buffer to the internal combustion engine of the motor vehicle (in general: to a consumer) or otherwise rinsing the otherwise locked for a flushing buffer allows. The favorable or optimized rinsing strategy is designed so that on the one hand breakage of the buffer is prevented as much as possible and on the other hand, the operation of the consumer is affected by the rinsing process as little as possible and / or a rinsing process can be carried out in a favorable manner can.
Beispielsweise kann bei Fahrten auf einer Autobahn, wenn die als Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs fungierende Brennkraftmaschine (als Verbraucher) höher belastet ist, ein Zwischenspeicher, insbesondere ein Aktivkohlefilter, optimal gespült werden. Gleiches gilt (in etwas abgeschwächter Form) allgemein für Überlandfahrten, d. h. wenn das Kraftfahrzeug außerhalb geschlossener Ortschaften bewegt wird. Im Stadtverkehr hingegen kann aufgrund der dort erfolgenden vielen Lastwechsel der Brennkraftmaschine ein Spülen des Zwischenspeichers zu Beeinträchtigungen eines ruhigen und gleichmäßigen Laufs einer Brennkraftmaschine führen, bzw. es ist im Leerlaufbetrieb einer Brennkraftmaschine kein sinnvolles Spülen des Zwischenspeichers möglich. Demzufolge kann vorgesehen sein, dass bezüglich der Art der vorausliegenden Fahrtstrecke zwischen Fahrten außerhalb und innerhalb geschlossener Ortschaften unterschieden wird, und dass bei einer Fahrt außerhalb einer Ortschaft (als „aktuelle Fahrtstrecke”) zeitlich kurz vor einer vorhersehbaren Einfahrt in eine Ortschaft (als „vorausliegende Fahrtstrecke”) der Zwischenspeicher vollständig gespült wird. Dass eine Einfahrt in eine Ortschaft bevorsteht, kann dabei mit einem elektronischen Navigationssystem, welches die aktuelle Position des Fahrzeugs und die bevorstehende Fahrtstrecke beispielsweise anhand einer zuvor vom Fahrer des Kraftfahrzeugs eingegebenen Zielangabe kennt, einfach festgestellt werden.For example, when driving on a highway, when the operating as a drive unit of the motor vehicle internal combustion engine (as a consumer) is charged higher, a buffer, in particular an activated carbon filter, be optimally rinsed. The same applies (in a somewhat weakened form) in general for cross-country journeys, d. H. when the motor vehicle is moved outside closed villages. In city traffic, however, due to the there taking place many load changes of the internal combustion engine, a flushing of the buffer lead to impairments of a quiet and smooth running of an internal combustion engine, or it is idle operation of an internal combustion engine no meaningful flushing of the buffer possible. Accordingly, it can be provided that with respect to the nature of the route ahead, a distinction is made between trips outside and within closed towns, and that when driving outside a village (as "current route") shortly before a foreseeable entrance to a village (as Fahrtstrecke ") the buffer is completely rinsed. The fact that an entry into a village is imminent can easily be ascertained with an electronic navigation system which knows the current position of the vehicle and the upcoming route, for example by means of a destination input previously entered by the driver of the motor vehicle.
Praktisch gleiches wie für Fahrten außerhalb oder innerhalb von Ortschaften gilt, wenn eine Unterscheidung hinsichtlich des Konstantfahrt-Anteils von Fahrtstrecken getroffen wird. Als Konstantfahrt wird ein Fahrzustand bezeichnet, bei welchem keine signifikanten Laständerungen der Brennkraftmaschine (als Verbraucher) und insbesondere keine signifikante Lastrücknahme erfolgen bzw. erfolgt, d. h. wenn das Fahrzeug angetrieben durch die Brennkraftmaschine im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird. Ein niedriger Konstantfahrt-Anteil zeichnet sich folglich durch stark wechselnde Fahrgeschwindigkeiten aus und ist für einen Spülvorgang des Zwischenspeichers weit weniger gut geeignet (und daher soweit als möglich zu vermeiden) als eine Fahrtstrecke mit hohem Konstantfahrt-Anteil, auf welcher vorzugsweise ein Spülvorgang durchgeführt wird. Insbesondere kann in diesem Sinne zwischen freier Fahrt und Stop-and-Go-Verkehr unterschieden werden, wobei im Stop-and-Go-Verkehr ein Spülen solange als möglich vermieden und vorzugsweise immer dann durchgeführt wird, wenn unter Auswertung der geeigneten Daten eines Navigationssystem oder dgl. durch eine elektronische Steuereinheit eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine freie Fahrt festgestellt wird. Ob eine freie Fahrt oder „Stop-and-Go-Verkehr” (d. h. Kolonnenverkehr im Stau) zu erwarten ist, kann mit modernen Navigationssystemen, die weiterhin Informationen über bevorstehende Verkehrsstaus bzw. die Verkehrsdichte allgemein erhalten, einfach festgestellt werden.Practically the same as for journeys outside or within localities applies, if a distinction is made with regard to the constant-running part of journeys. Constant driving is a driving state in which no significant load changes of the internal combustion engine (as a consumer) and in particular no significant load reduction takes place or takes place, ie. H. when the vehicle is driven by the internal combustion engine at a substantially constant speed. A low cruise component is thus characterized by greatly varying speeds and is much less suitable for flushing the buffer (and therefore to avoid as much as possible) as a route with a high cruise component, on which preferably a rinsing process is performed. In particular, a distinction between free travel and stop-and-go traffic can be distinguished in this sense, with purging being avoided as long as possible in the stop-and-go traffic and preferably always carried out when evaluated by evaluating the appropriate data of a navigation system or Like. By an electronic control unit, a high probability of a free ride is detected. Whether a free ride or "stop-and-go traffic" (ie traffic in traffic jams) is to be expected, can be easily determined with modern navigation systems, which continue to receive information about impending traffic congestion or traffic density.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystem vorgesehen sein, dass vor einer vorhersehbaren Bergauffahrt ein Spülen des Zwischenspeichers durchgeführt wird, da bei einer Bergauffahrt aufgrund des abnehmenden Umgebungs-Luftdrucks eine verstärkte Kraftstoff-Ausgang im Kraftstofftank zu erwarten ist. Folglich wird angestrebt, den Zwischenspeicher vor Beginn der Bergauffahrt möglichst weit zu leeren, so dass dieser eine große Menge flüchtiger Kraftstoffbestandteile aufnehmen kann.Furthermore, it can be provided in a tank ventilation system according to the invention that before a predictable uphill rinsing of the buffer is performed, since in an uphill due to the decreasing ambient air pressure, an increased fuel output is expected in the fuel tank. Consequently, it is desirable to empty the cache as far as possible before the start of the uphill, so that it can accommodate a large amount of volatile fuel components.
Den konkreten Fall einer Bergfahrt verallgemeinernd kann ein erfindungsgemäßes Tankentlüftungssystem als weitere Randbedingung die Höhenlage über Meeresspiegel und/oder die Umgebungstemperatur berücksichtigen, da beide Größen die Ausgasungs-Neigung des im Tank befindlichen Kraftstoffs beeinflussen. Bei geringerer Ausgasungs-Neigung muss der Zwischenspeicher bzw. das Aktivkohlefilter naturgemäß weniger oft gespült werden als bei höherer Ausgangs-Neigung. Als weitere Randbedingung kann ferner der Beladungszustand des Zwischenspeichers berücksichtigt werden, wenn dieser auf eine geeignete Weise ermittelt wird. Beispielsweise sind dem Fachmann diverse Verfahren zum Messen des Beladungszustands eines Aktivkohlefilters bekannt; alternativ kann dessen Beladungszustand aber auch geschätzt werden.Generalizing the concrete case of a mountain trip, a tank ventilation system according to the invention can take into account the altitude above sea level and / or the ambient temperature as another boundary condition, since both variables influence the outgassing tendency of the fuel in the tank. At lower outgassing tendency of the cache or the activated carbon filter must of course be flushed less often than at higher output slope. As a further boundary condition, furthermore, the loading state of the buffer can be taken into account if this is determined in a suitable manner. For example, various methods for measuring the loading state of an activated carbon filter are known to those skilled in the art; Alternatively, its load condition can also be estimated.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystems kann der Verbraucher beim Spülen des Zwischenspeichers in hierfür geeigneter Weise betrieben werden, wobei der Begriff des Betriebs des Verbrauchers sehr allgemein zu verstehen ist. Beispielsweise soll ein Zuschalten eines von einer Brennkraftmaschine (als Verbraucher) direkt oder indirekt angetriebenen Nebenaggregats unter diesen Begriff fallen. Die Brennkraftmaschine kann somit in einem für das Spülen des Aktivkohlefilters besonders gut geeigneten Modus betrieben werden, sobald die Notwendigkeit eines Spülvorgangs erfindungsgemäß festgestellt wurde. Dabei kann in einer elektronischen Steuerung der Brennkraftmaschine von einem verbrauchsoptimiertem Steuerungs-Kennfeld auf ein spülluftoptimiertes Steuerungs-Kennfeld, bspw. mit einer Getriebestellung für höhere Drehzahlen, umgeschaltet werden und es können weitere Maßnahmen eingeleitet werden, mit denen der für ein Spülen erforderliche Unterdruck im Tankentlüftungssystem erhöht wird. Vorzugsweise werden sonstige Diagnosefunktionen, bei deren Durchführung ein Spülen des Zwischenspeichers unterbunden wird, in einem solchen speziellen diesem Modus unterdrückt. Bei solchen sonstigen Diagnosen-Funktionen kann es sich neben einer Tankentlüftungs-Diagnose beispielsweise auch um eine Lambda-Sonden-Diagnose oder um eine Diagnose-Funktion bezüglich eines Abgas-Katalysators handeln.In terms of an advantageous development of a tank ventilation system according to the invention, the consumer can be operated during flushing of the buffer in this appropriate manner, the term of the operation of the Consumer is very general. For example, a connection of an auxiliary engine driven directly or indirectly by an internal combustion engine (as a consumer) should fall under this term. The internal combustion engine can thus be operated in a particularly suitable for rinsing the activated carbon filter mode, as soon as the need for a rinsing process has been found according to the invention. In this case, in an electronic control of the internal combustion engine from a consumption-optimized control map to a rinsing air optimized control map, eg. With a gear position for higher speeds, be switched and it can be introduced further measures that required for flushing vacuum in the tank ventilation system is increased. Preferably, other diagnostic functions, in the implementation of which rinsing of the buffer is prevented, suppressed in such a special this mode. Such other diagnostic functions may be, for example, a lambda probe diagnosis or a diagnostic function with respect to an exhaust gas catalyst in addition to a tank ventilation diagnosis.
Beispielsweise sei ein Teil der vorausliegenden Fahrtstrecke eine Bergfahrt mit anschließender Stadtfahrt, was von einer elektronischen Steuereinheit über ein Navigationssystem (im weitesten Sinne) als tatsächliche Fahrtstrecke bei aktiver Routenführung oder als wahrscheinlichste Fahrtstrecke aufgrund des (sich wiederholenden) typischen Verhaltens des Fahrers erkannt wurde. Erfindungsgemäß werden dann entlang der vorausliegenden Fahrtstrecke bzw. Route die für ein Spülen des Zwischenspeichers sowie die für die im jeweiligen Fahrzeugtyp vorgesehene Brennkraftmaschine günstigsten Betriebspunkte für einen Spülvorgang bestimmt. In diesen Betriebspunkten wird ein Spülvorgang priorisiert, bspw. durch Unterdrückung von On-Board-Diagnosen, Anpassung von Steuerungs-Kennfeldern und Öffnungsverhalten eines Tankentlüftungsventils oder auch durch Aufbringung zusätzlicher Lasten auf die Brennkraftmaschine und dadurch Erhöhung des Spüldurchsatzes für die Aktivkohlefilterregenerierung. Dadurch kann einer zu erwartenden höheren Kraftstoffausgasung, welche im Aktivkohlefilter zwischengespeichert werden muss, entgegengewirkt werden. Durch parallele Erkennung der Beladung des Aktivkohlefilters (bspw. in den Schritten leer, halbvoll oder voll), welche bspw. über Messwerte der Lambdasonde im Abgasstrang der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, kann die Regenerierung des Aktivkohlefilters durch Spülen desselben zusätzlich priorisiert werden. Hiermit kann ein Durchbrechen des Aktivkohlefilters bzw. Zwischenspeichers sicher vermieden werden. Besteht hingegen kein erhöhter Regenerierungsbedarf am Aktivkohlefilter, so wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise mit einer verbrauchsoptimierten Betriebsstrategie betrieben.For example, a part of the route ahead is an uphill trip with subsequent city driving, which was recognized by an electronic control unit via a navigation system (in the broadest sense) as the actual route with active route guidance or as the most likely route due to the (repetitive) typical behavior of the driver. According to the invention, the most favorable operating points for a purging operation are then determined along the route ahead or route for purging of the intermediate store and for the internal combustion engine provided in the respective vehicle type. In these operating points, a flushing process is prioritized, for example by suppression of on-board diagnostics, adaptation of control maps and opening behavior of a tank vent valve or by applying additional loads to the engine and thereby increasing the flushing throughput for activated carbon filter regeneration. This can be counteracted an expected higher fuel outgassing, which must be cached in the activated carbon filter. By parallel detection of the loading of the activated carbon filter (for example, in the steps empty, half full or full), which is performed, for example, via measured values of the lambda probe in the exhaust system of the internal combustion engine, the regeneration of the activated carbon filter can be additionally prioritized by purging. Hereby, a breakthrough of the activated carbon filter or intermediate storage can be safely avoided. Conversely, if there is no increased need for regeneration of the activated carbon filter, the internal combustion engine is preferably operated with a consumption-optimized operating strategy.
Nochmals in anderen Worten ausgedrückt geht es bei vorliegender Erfindung um ein Erkennen von Situationen, die eine erhöhte Aktivkohlefilterregenerierung erfordern, und zwar über ein Navigationssystem im weitesten Sinne, indem eine festgestellte Route herangezogen wird oder aufgrund typischer Verhaltensmuster, aus denen auf eine wahrscheinliche Route geschlossen wird. Diese Situationen werden als „kritische Situationen” bezeichnet, und können – wie ausgeführt – insbesondere Bergauffahrten oder Stadtfahrten sein. Zu letztgenannten kann die voraussichtliche Dauer ermittelt und die voraussichtliche Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Betracht gezogen werden, wobei auch Staumeldungen auf der geplante Route berücksichtigt werden können. Ferner können grundsätzlich Situationen erkannt werden, die eine erhöhte Aktivkohlefilterregenerierung erfordern, und zwar über den jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs bzw. von dessen Verbraucher des Kraftstoffs. So können zeitlich längere Leerlaufphasen der Brennkraftmaschine erkannt und geeignet berücksichtigt werden. Schließlich erfolgt eine quasi vorausschauende Spülung des Aktivkohlefilters bzw. Zwischenspeichers, sobald ein potenzielles Risiko eines Durchbruchs desselben erkannt worden ist. Insbesondere wird der Zwischenspeicher vor Eintritt einer kritischen Situation, welche zu einem Durchbrechen (und somit zu Kraftstoffgeruch) führen könnte, weitestgehend leergespült, um die volle Speicherkapazität des Zwischenspeichers zu Beginn der „kritischen Situation” zur Verfügung zu haben.In other words, in the present invention, it is a matter of recognizing situations that require increased activated carbon filter regeneration via a navigation system in the broadest sense, using a detected route or typical behavior patterns indicative of a probable route , These situations are referred to as "critical situations" and, as stated above, may be hill climbing or city driving. For the latter, the estimated duration can be determined and the estimated average speed of the vehicle taken into account, whereby traffic jams on the planned route can be considered. Furthermore, in principle, situations can be detected that require increased activated carbon filter regeneration, specifically via the respective operating state of the vehicle or its consumer of the fuel. Thus, longer idle periods of the internal combustion engine can be recognized and taken into account appropriately. Finally, there is a quasi-predictive flushing of the activated carbon filter or temporary storage as soon as a potential risk of breakthrough has been recognized. In particular, the buffer is largely flushed before a critical situation, which could lead to a breakthrough (and thus to fuel odor), to have the full storage capacity of the cache at the beginning of the "critical situation" available.
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